織物組織結構信息化教學改革的研究與實踐

李治江，許 多，陳春暉，吉 強，朱 葉

(塔里木大學，新疆 阿拉爾 843300)

隨著信息化教學的發展、互聯網技術的普及，在線學習、網絡教學平臺逐漸被高等院校應用于實際教學[1，2]。織物組織結構作為工科院校的一門專業課程，與機織學、紡織設備工作原理聯系緊密，在試織以及畢業設計中廣泛應用。如何將信息化教學很好地融合在織物組織結構課程教學，體現紡織工程專業特色的同時，提高教師授課質量和學生學習興趣及主動性，是一線教師長期探索的問題[3]。信息化教學在教學理念和教學手段方面具有一定優勢，能進一步調動學生的主觀能動性，提高學生自主學習的動力[4]，并且能充分利用網絡素材把學生的興趣調動起來，線上線下雙管齊下。在織物組織結構教學中，以教學內容和教學目標為落腳點，將信息化教學目標與能力目標的培養相結合，對提升任課教師專業知識水平、信息化教學能力和激發學生主動獲取知識的積極性具有重要意義[5]。

1 教學現狀及存在問題

目前，織物組織結構課程教學以PPT和板書為主，教師以教學大綱為任務，知識點深入不夠，教學過程枯燥，學生不能緊跟教師教學思路，無法有效激發學生學習興趣和主觀能動性，難以實現創新型、應用型、復合型人才的培養模式。

1.1 課程教學模式單一

織物組織結構課程教學主要采用講練結合的方法教授，以教師講授為主，學生被動聽講的灌輸式教學形式開展，教學模式單一，學生積極性不高、自覺性差、運用知識的能力低，缺乏積極探索的精神和創新意識。

1.2 課程教學不夠深入

由于課程學時少，織物組織結構課程教學內容十分局限，教學深度不夠，未能充分與前沿技術、行業發展、企業需求及創新性思維的建立相結合，存在學生僅對課程硬性記憶，缺乏舉一反三的能力，對知識點學習不夠透徹等問題。

1.3 課程理解難

織物組織結構課程以二維繪圖為主，尤其在復雜組織教授中學生存在理解困難，很難想象出空間結構，導致出現理解偏差以及不能緊跟教師思路的問題。

2 教學組織實施過程

織物組織結構課程不能停留在掌握產品設計與生產流程，應該更加注重學生創新意識的培養和科學方法的實踐。針對教學中存在的問題，特別是變化組織、聯合組織及復雜組織比較難理解的知識點，需進行信息化教學嘗試。以緯二重組織的講解為例，在教學準備中采用釘釘教學平臺。為達到教學目標，在開課前二周下達任務，學生登錄教學平臺可對緯二重組織進行預習，觀看緯二重織物上機織造視頻，并分析緯二重組織的特點，在課堂中討論分析其空間結構及構成系統。課中，通過3D動畫演示、C4D仿真等多種方法和手段化解難點，并用4D-box模擬緯二重制備過程，進一步強化重點，培養學生的空間思維、創新能力及使用機織物建模綜合分析解決問題的能力。

2.1 緯二重織物建模

以緯二重三維模型為切入點(如圖1所示)，可知緯二重織物由一個系統的經紗和兩個系統的緯紗構成，經紗上浮與表緯構成表組織，經紗下沉與里緯構成里組織。為進一步觀察到緯二重的三維結構，教師需要引導學生觀察織物的橫截面模型(如圖2所示)，從橫截面可以觀察到經紗和表緯以及和里緯的交織情況，易理解緯二重上機圖的畫法，以此培養學生的建模能力，為以后工程應用及創新設計夯實基礎。

圖1 緯二重織物三維模型

圖2 緯二重織物橫截面模型

2.2 基于織物模型構建上機圖

2.2.1 理論分析

在建模后的理論分析中，要始終貫穿空間思維，帶領學生一起觀察三維模型和橫截面，在抽象上機圖時采用Excel演示，以便學生理解從表組織和里組織變化成緯二重織物組織的過程，較直接講解理論知識更形象具體。理論分析能夠讓學生更容易理解緯二重組織的形成原理及織造原理，幫助學生進行形象化分析，化解難題。

2.2.2 緯二重織物上機圖的繪制

應用理論分析對三維模型進行上機圖的繪制，如圖3所示。通過繪制，學生能直觀感受經緯紗的交織情況及經緯組織的形成過程，進一步可以畫出縱、橫截面，這樣從模型到理論再到組織圖及上機圖的繪制，可激發學生的熱情和興趣，也可以讓學生掌握三維建模的方法，同時驗證理論分析結果，通過此方法可以讓學生掌握難點和重點。

圖3 緯二重織物上機圖

2.3 使用4D-box制備緯二重織物

應用4D-box制備緯二重織物，學生能直觀感受織物的上機制備過程，了解織物實物情況，將織物組織結構與實際織造緊密聯系起來。對表組織、里組織以及反面組織和緯二重織物組織進行理論強化學習，更深刻地理解所學知識點。

2.4 創新設計

通過課上三維模型及理論分析，課下學生組建創新設計小組，利用CAD實驗室和機織實驗室對組織進行創新設計，實現對課程的深入理解。如圖4所示，創新設計小組通過4D-box設計了織物圖片，4D-box的引入調動了學生學習積極性并深化了學生對織物的認知，可以作為學生面料設計大賽和畢業設計的工具。

圖4 學生設計面料圖片

3 教學效果

課后，學生組成創新設計小組，在教學平臺進行創新性實驗并展開交流研討，并通過紡織CAD教師對織物仿真的實操體驗，拓展知識面，培養創新思維能力。學生還可以通過互動平臺隨時與教師溝通和交流。設計問卷調查學生織物組織結構課程信息化教學效果，通過對調查結果的分析總結，發現信息化教學在織物組織結構課程中的實踐取得了一定的成效。

首先，引入信息化教學充分調動了學生學習的積極性，培養了學生的自學能力。采用開放、互動的教學，傳遞知識的同時，還給學生留有探索、思考和創造的空間，有效增強了自主學習意識和主觀能動性，培養了自我激發學習動機、自我組織規劃、自我監控、協作學習等能力。

其次，信息化教學有效提高了學生的工程意識和三維建模能力，為學生后續的工廠實習和就業夯實基礎。同時，4D-box的使用可以為大學生面料設計大賽做準備。

最后，信息化教學增加了學生的團隊合作能力以及創新設計能力。學生以創新設計小組進行面料設計，要求小組成員既要獨立思考，又要重視成員之間的溝通和配合。通過現場面料設計，教師能了解學生對知識點的掌握程度，同時使學生對課程的思考廣度和深度得到強化。

4 結語

信息化教學手段的使用、優質教學資源的引入，有助于掌握織物組織結構中的重點難點和軟件的使用。信息化教學符合當前教學趨勢，適用于培養學生的自學能力和相對獨立地分析、解決問題的能力，可充分激發學生的學習興趣，有助于培養新工科形勢下的技能型、綜合型、創新型紡織工程類專業人才。